Методы получения особо чистых неорганических веществ - Степин Б.Д.
Скачать (прямая ссылка):
О степени очистки труднорастворимых веществ методом электродиализа можно судить по данным табл. 24.
Осаждение гидроокисей железа, меди, свинца и других металлов в средней камере, в слое, тесно примыкающем к поверхности мембраны, было использовано [48, 49] для очистки растворимых в воде солей щелочных металлов. В частности этот способ позволил получить сульфат лития с содержанием Ее3+, А1, и Са меньше 1 • 10-4% [48, 49]. Применение биполярных ионитовых мембран и многокамерного электродиализатора еще более снижает концентрацию перечисленных выше микропримесей в продукционном растворе катодной камеры [3, 37, 50].
В некоторых случаях электродиализ дополняет ионообменный метод очистки неэлектролитов [51].
Таким образом степень удаления микропримесей из электро-диализуемого вещества в значительной мере зависит от характера химических связей микропримесей с основным веществом, от величины константы диссоциации молекул микропримесей, от их способности к гидролизу и образованию ассоциатов. Если
378
а!
ГО
з:
^
а!
Ч
о
а.
ь
а:
аз
^
со
е
о
=С
о
ь
со
е
ш
о
ь
^
о
о.
ь
а:
ф
эл
ф
о
ф
е
о.
с
ь
о
ш
ь
о
ф
?
ф
т
x
л
е
о.
о
т
ь
о
о.
о
а!
е
а:
ь
о
см
э-
га о
я
л
я x
ч ф
э п
га 1-
О
'о'о'о 'о
-чм 1л со
V
о т
со
о о о
1Л * « <Р
'о'о'о 'о
V V
т
со о о
со,
о. о
•о
о а
т о о о
V
'2 ?
• I ?
— о
V о
о
ю
оо V
о ю
т
'о'о 'о о
—(
-1 ~ ю
1Л
о о
xi с/3
со о о
'о 1 о 1о 2
—( со
1л о
™"1 о
о
+
§ ? 5 ™ ? а" о я т
°2. аз
(о
о
о xi
о
о
1Л
Й2 I 3
о
о ю
о к
к к — ° ^ ,_-
(М
-9- «I—I ч я м
о
я га
о га _
>> & оо И я _,
га
! я
о. "я
ч о ? .
о й ¦¦ — 03
к о та.—1.
л
о к
я я
о ч
379
микропримесь входит в структуру кристаллической решетки труднорастворимого электродиализуемого вещества, то количественное ее удаление практически невозможно. Десорбция ионов микропримесей с поверхности аморфного труднорастворимого вещества протекает при электродиализе более полно. Поэтому все факторы, ухудшающие адсорбцию ионов микропримесей, способствуют увеличению степени очистки вещества [12]. Предельные возможности метода определяются степенью чистоты воды, используемой для промывки электродных камер, химической стойкостью мембран, электродов и материала камер электродиализатора. Считается [52], что метод электродиализа для очистки неэлектролитов экономически оправдан только при понижении концентрации микропримесей до 1 • Ю-4—1-10_5%. Однако следует иметь в виду, что потенциальные возможности метода элек-. тродиализа как мембранного процесса очистки веществ расширяются по мере улучшения качества мембран [52].
МЕТОД ИОННЫХ ПОДВИЖНОСТЕЙ
Очистка неорганических веществ при помощи метода ионных подвижностей (ионофорез) основана на использовании незначительных различий в числах переноса ионов основного компонента и ионов микропримесей в электрохимическом поле. При сочетании достаточно высокого градиента потенциала с противотоком растворителя наблюдается замедление движения менее подвижных ионов, вто время как более подвижные проходят навстречу растворителю. Менее подвижные ионы как бы отмываются от более подвижных [53—55, 56]. Эффективность разделения ионов возрастает с уменьшением диффузии и различных конвекционных потоков, вызываемых тепловым движением ионов и молекул. Поэтому разделительные трубки (рис. 77), которые являются основным элементом всех лабораторных установок, использующих метод ионных подвижностей, либо заполняются мелкозернистым инертным материалом (двуокись кремния, мелкодисперсная насадка из фторопласта-4, агар-агаровый гель и другие), либо одеваются на кассеты из параллельно расположенных крупнопористых мембран, ограничивающих тепловое перемещение ионов и молекул вдоль потока растворителя.
Метод ионных подвижностей отличается от метода электродиализа только отсутствием в приборах и аппаратах (ионофо-резаторах) полупроницаемых мембран. Применяемые в разделительных трубках крупнопористые мембраны легко проницаемы как для анионов, так и для катионов.
Противодействие двух сил — гидродинамического напора растворителя и силы электрического поля — приводит к появлению в разделительной трубке зон отдельных ионов в соответствии со значениями их чисел переноса. Отношение концентраций (с\ и
380
с2 г-экв/л) ионов в двух соседних зонах равно отношению чисел переноса* щ и п2 этих ионов: су/с2 = п{/п2. В обычных условиях граница раздела зон вследствие взаимной диффузии ионов будет всегда размытой. Ширина размытого участка соседних зон определяется из уравнения Б. П. Константинова [53]
1
1 +
Лх.
А =
Еег «2 •
кТ
«2
Сі + Сі
где Е — градиент потенциала, в/см; х— координата по длине разделительной трубки, см; е — заряд электрона; г —валентность катиона; к — константа Больцмана; Г—абсолютная температура; ыь «2 — подвижности соответствующих катионов**.
I
,3 /4 5 -, У*
ІТ Н+І4.І №1 Ш№
